總體評(píng)價(jià)法在非線性控制系統(tǒng)極限環(huán)振蕩研究中的應(yīng)用

遠(yuǎn)巧針 三門峽職業(yè)技術(shù)學(xué)院公共教學(xué)部

總體評(píng)價(jià)法主要是指圍繞同一研究對(duì)象，綜合利用多個(gè)參評(píng)單位及指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)的方法，基于非線性控制系統(tǒng)極限循環(huán)振蕩研究相對(duì)復(fù)雜，運(yùn)用總體評(píng)價(jià)法可以篩選研究類目，控制研究成本，降低研究難度，賦予該系統(tǒng)相關(guān)研究完整性、全面性、科學(xué)性，為此其在非線性控制系統(tǒng)研究中的應(yīng)用極為必要。然而，相較于西方發(fā)達(dá)國(guó)家，我國(guó)與非線性控制系統(tǒng)極限環(huán)振蕩相關(guān)研究基礎(chǔ)較為薄弱，總體評(píng)價(jià)法應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)相對(duì)較少，無(wú)法充分發(fā)揮該研究方法應(yīng)用能效，這也為本次研究創(chuàng)造條件?；诖耍瑸樘岣叻蔷€性控制系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量，探析總體評(píng)價(jià)法在該系統(tǒng)極限環(huán)振蕩研究中的應(yīng)用方略顯得尤為重要。

1.建立非線性控制系統(tǒng)極限環(huán)振蕩研究模型

非線性控制系統(tǒng)在社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域中均有應(yīng)用，為使相關(guān)研究更富科學(xué)性，需研究技術(shù)人員率先分析非線性控制系統(tǒng)所處環(huán)境，掌握該環(huán)境研究要點(diǎn)，以此為由建立系統(tǒng)模型，為有效應(yīng)用總體評(píng)價(jià)法奠定基礎(chǔ)。

例如，以汽輪發(fā)電機(jī)組及其研究環(huán)境為例，從理論上來(lái)講，汽輪發(fā)電機(jī)組呈并網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)，且電網(wǎng)大小不一，可以朝著孤立電網(wǎng)及無(wú)窮大電網(wǎng)兩個(gè)方向發(fā)展，研究方向不同則所建立的研究模型也不盡相同，同時(shí)研究模型還需與研究問(wèn)題相契合，如若研究汽輪發(fā)電機(jī)組快關(guān)現(xiàn)象，則以解決該系統(tǒng)中短路故障為目標(biāo)，建立并網(wǎng)運(yùn)行模型，旨在提高電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性，規(guī)避該問(wèn)題引起的失步現(xiàn)象，達(dá)到提高該機(jī)組運(yùn)行綜合質(zhì)量的目的，若研究機(jī)爐負(fù)荷現(xiàn)象，則以解決該系統(tǒng)中鍋爐與汽輪機(jī)符合匹配問(wèn)題為目標(biāo)，建立并網(wǎng)運(yùn)行模型，旨在通過(guò)研究客觀反饋該系統(tǒng)實(shí)際特性。

在研究非線性控制系統(tǒng)極限環(huán)振蕩過(guò)程中，可以建立并網(wǎng)運(yùn)行模型，同時(shí)遵循電網(wǎng)運(yùn)行兩個(gè)極端發(fā)展規(guī)律，可建立單機(jī)運(yùn)用模型，基于本次研究以汽輪發(fā)電機(jī)組為例，為充分應(yīng)用總體評(píng)價(jià)法，選擇建立單機(jī)運(yùn)行模型，旨在通過(guò)研究充分反饋該系統(tǒng)研究成效，若建立并網(wǎng)運(yùn)行模型則容易掩蓋影響非線性系統(tǒng)穩(wěn)定性的因素，降低研究成果精準(zhǔn)性[1]。

2.明確總體評(píng)價(jià)法在非線性控制系統(tǒng)極限環(huán)振蕩研究目標(biāo)

在建立研究模型基礎(chǔ)上，研究技術(shù)人員需立足非線性控制系統(tǒng)極限環(huán)振蕩研究實(shí)況，明確總體評(píng)價(jià)法應(yīng)用目標(biāo)，以此為基點(diǎn)建立研究架構(gòu)，為充分應(yīng)用該方法落實(shí)非線性控制系統(tǒng)極限環(huán)振蕩研究目標(biāo)奠定基礎(chǔ)。從研究系統(tǒng)穩(wěn)定性視角著眼，相關(guān)研究目標(biāo)可從獨(dú)立、對(duì)立兩個(gè)角度進(jìn)行分析：一是非線性控制系統(tǒng)自身的穩(wěn)定性，作為構(gòu)成該系統(tǒng)穩(wěn)定性的最小單位，它奠定該系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行基調(diào)；二是極限環(huán)振蕩情況，基于極限環(huán)振蕩在非線性控制系統(tǒng)中存在重疊、間隙、摩擦、限幅等情況，影響該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性，為此需以此為由設(shè)立研究目標(biāo)并運(yùn)用總體評(píng)價(jià)法。

在系統(tǒng)中引入非線性因素，使系統(tǒng)運(yùn)行復(fù)雜程度驟增，為降低研究難度，在復(fù)雜系統(tǒng)中探尋研究目標(biāo)，需要運(yùn)用總體評(píng)價(jià)法，繼而在少量研究圖表加持下，掌控該復(fù)雜系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)況，明晰各個(gè)非線性因素對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的影響，可以定性、定量分析各個(gè)系統(tǒng)中非線性控制因素所起到的作用，為研究技術(shù)人員優(yōu)化相關(guān)系統(tǒng)，制定系統(tǒng)完善、革新方案提供依據(jù)。在總體評(píng)價(jià)法加持下，不僅可以得到非線性極限環(huán)振蕩與該系統(tǒng)穩(wěn)定性之間的關(guān)系，還能揭示該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)參數(shù)等因素之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，為進(jìn)一步優(yōu)化該系統(tǒng)夯實(shí)理論基石[2]。

3.總體評(píng)價(jià)法在非線性控制系統(tǒng)極限環(huán)振蕩中的應(yīng)用

基于本次研究以汽輪發(fā)電機(jī)組非線性控制系統(tǒng)極限環(huán)振蕩情況為例，為此研究總體評(píng)價(jià)法應(yīng)用方略，需從以下幾個(gè)方面進(jìn)行分析：一是高載工況。在汽輪發(fā)電機(jī)組出現(xiàn)高載工況時(shí)，不投入工作的環(huán)節(jié)為中壓調(diào)門，在充分考慮該因素基礎(chǔ)上可以得到總體評(píng)價(jià)結(jié)果，以該結(jié)果為基點(diǎn)繪制總體評(píng)價(jià)圖例，繼而明晰反饋回路、內(nèi)回路、主回路對(duì)非線性系統(tǒng)的影響，使總體評(píng)價(jià)更為直觀、科學(xué)，通過(guò)分析總體評(píng)價(jià)結(jié)果可知，當(dāng)高載工況相角余量設(shè)為43.05°，其增益余量及臨界不等率分別為14.93db、0.9%，此時(shí)非線性控制系統(tǒng)極為穩(wěn)定，若在該系統(tǒng)內(nèi)存在非線性因素時(shí)，則會(huì)影響系統(tǒng)內(nèi)極限環(huán)穩(wěn)定性，使其發(fā)生不同程度的振蕩現(xiàn)象，其振蕩幅度與非線性因素成正比?；诖耍刂撇⒔鉀Q極限環(huán)振蕩問(wèn)題的首要手段是規(guī)避非線性因素對(duì)該系統(tǒng)的消極影響，通過(guò)調(diào)節(jié)系統(tǒng)參數(shù)，提高該系統(tǒng)穩(wěn)定性，控制、規(guī)避非線性因素消極影響，達(dá)到提高該系統(tǒng)穩(wěn)定性的目的。在研究高載工況時(shí)，還可采用“仿真證實(shí)+總體評(píng)價(jià)”方法，更加清晰、具體、充分說(shuō)明非線性因素對(duì)該系統(tǒng)極限環(huán)振蕩的影響，為使比較分析更為科學(xué)、精準(zhǔn)，需在確保各個(gè)因素加持下的仿真證實(shí)參數(shù)一致，達(dá)到充分發(fā)揮總結(jié)評(píng)價(jià)法應(yīng)用能效的目的。

二是低載工況。從汽輪發(fā)電機(jī)組非線性控制系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)況出發(fā)，率先繪制總體評(píng)價(jià)圖，反應(yīng)主回路、高壓前向回路、高壓內(nèi)回路、中壓前向回路、中壓內(nèi)回路、中壓反饋回路及高壓反饋回路在該系統(tǒng)中的運(yùn)行狀態(tài)，使分析結(jié)果更為具體、直觀，當(dāng)?shù)洼d工況相角余量設(shè)為19.32°，其增益余量及臨界不等率分別為4.69db、2.91%，此時(shí)非線性控制系統(tǒng)極不穩(wěn)定，在該系統(tǒng)內(nèi)不同部位均存在擾動(dòng)極限環(huán)的非線性因素，例如當(dāng)中壓內(nèi)回路出現(xiàn)間隙或摩擦?xí)r，會(huì)使非線性控制系統(tǒng)產(chǎn)生觸動(dòng)極限環(huán)振蕩的因素，在總體評(píng)價(jià)圖表加持下，可以求得極限環(huán)振蕩幅度及頻率。與高載工況研究相似，總體評(píng)價(jià)法同樣可以應(yīng)用仿真證實(shí)方法對(duì)相關(guān)現(xiàn)象進(jìn)行分析，并通過(guò)對(duì)比各組仿真證實(shí)結(jié)果，可以幫助研究技術(shù)人員更好優(yōu)化非線性控制系統(tǒng)。例如，研究技術(shù)人員可以通過(guò)降低油動(dòng)機(jī)滑閥摩擦率，控制該非線性因素對(duì)極限環(huán)振蕩的影響，通過(guò)對(duì)比分析可以選用旋轉(zhuǎn)滑閥代替油動(dòng)機(jī)滑閥，降低該環(huán)節(jié)制動(dòng)進(jìn)程中的摩擦率，達(dá)到減小極限環(huán)振蕩幅度及頻率的目的，使非線性控制系統(tǒng)更加穩(wěn)定[3]。

4.總結(jié)總體評(píng)價(jià)法在非線性控制系統(tǒng)極限環(huán)振蕩研究中的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)

通過(guò)對(duì)總體評(píng)價(jià)法在非線性控制系統(tǒng)極限環(huán)振蕩研究中的應(yīng)用進(jìn)行分析可知，研究目標(biāo)是研究模型科學(xué)構(gòu)設(shè)基礎(chǔ)，不同研究目的加持下的系統(tǒng)模型存在差異性，為此研究技術(shù)人員需秉持一切從實(shí)際出發(fā)理念，通過(guò)深入分析非線性控制系統(tǒng)所在環(huán)境，以提高非線性控制系統(tǒng)穩(wěn)定性，降低極限環(huán)振蕩幅度、頻率為出發(fā)點(diǎn)，率先制定總體評(píng)價(jià)法應(yīng)用目標(biāo)。總體評(píng)價(jià)法可以與仿真證實(shí)關(guān)聯(lián)在在一起，用以印證該評(píng)價(jià)法加持下所得結(jié)論的科學(xué)性、精準(zhǔn)性，使評(píng)價(jià)結(jié)果更為直觀、可靠，作為實(shí)用性較強(qiáng)的研究方法，總體評(píng)價(jià)法所需圖表相對(duì)較少，繼而削減研究技術(shù)人員工作量，提高研究效率，控制研究成本，同時(shí)不影響研究全面性、有效性，可以幫助研究技術(shù)人員掌握各個(gè)非線性因素在該系統(tǒng)內(nèi)的位置，及其與極限環(huán)振蕩的關(guān)系，為研究技術(shù)人員定量、定性分析非線性控制系統(tǒng)提供依據(jù)，繼而揭示該系統(tǒng)特點(diǎn)，為充分發(fā)揮該系統(tǒng)運(yùn)行成效奠定基礎(chǔ)。

結(jié)束語(yǔ)：綜上所述，總體評(píng)價(jià)法在非線性控制系統(tǒng)極限環(huán)振蕩研究中的有效應(yīng)用，具有提高研究效率，降低研究難度，提升研究精準(zhǔn)率等積極意義，為此研究技術(shù)人員需在科學(xué)應(yīng)用該方法同時(shí)，不斷總結(jié)該方法應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，完善相關(guān)研究體系，通過(guò)建立非線性控制系統(tǒng)極限環(huán)振蕩研究模型，明確相關(guān)研究目標(biāo)，從高載工況、低載工況、臨界不等率、不穩(wěn)定系統(tǒng)等角度出發(fā)，落實(shí)非線性控制系統(tǒng)研究目標(biāo)，找到規(guī)避極限環(huán)異常振蕩良策，繼而使非線性控制系統(tǒng)得以穩(wěn)定運(yùn)行，凸顯總體評(píng)價(jià)法應(yīng)用價(jià)值。